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电容式传感器 |
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结 构 原 理 |
电容式传感器的感应表面由两个同轴金属电极构成，像打开的电容器的电极(图a)，电极A和电极B连接在高频振子的反馈回路中。该高频振子在无测试物体时不感应。当测试物体接近了传感器的表面时，就加入了由这两个电极构成的电场中，引起A、B之间的耦合电容增加，电路开始振荡，振荡的振幅由数据分析电路测得，并形成开关信号。电容式传感器既能被导体目标感应，也能被非导体目标感应。以导体为材料的测试目标对感应器的感应面产生一个电极，由极板A和极板B构成了串联电容Ca和Cb。如图b所示，该串联电容的电容量总是大于无测试目标时由电极A和电极B所构成的电容量。由于金属具有高传导性，所以金属测试目标可获得最大的开关距离(感应检测距离)。需要补充的是，在使用电容式传感器时不必像使用电感式传感器那样对不同的金属采用不同的校正因数：钢St＝1.0×Sn，黄铜St＝0.4×Sn。以非导体(包括绝缘体)为材料的测试目标，其电容量的增加取决于介电常数。表中列出的为普通固体材料和流体材料的介电常数，这些材料的介电常数均大于空气的介电常数(空气的介电常数＝1)
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一些重要材料的介电常数 |
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材料 |
介电常数 |
材料 |
介电常数 |
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空气、真空 |
1 |
酒精 |
25.8 |
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合成树脂黏结剂 |
3.6 |
电木 |
3.6 |
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赛璐珞 |
3 |
玻璃 |
5 |
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云母 |
6 |
硬纸 |
4.5 |
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硬橡胶 |
4 |
电缆胶皮化合物 |
2.5 |
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大理石 |
8 |
油纸 |
4 |
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纸 |
2.3 |
汽油 |
2.2 |
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有机玻璃 |
3.2 |
聚酰胺 |
5 |
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聚乙烯 |
2.3 |
聚丙烯 |
2.3 |
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苯乙烯 |
3 |
聚乙烯化合物 |
2.9 |
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陶瓷 |
4.4 |
纸板压制的碎屑 |
4 |
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石蜡 |
2.2 |
石英玻璃 |
3.7 |
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石英砂 |
4.5 |
硅 |
2.8 |
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软橡胶 |
2.5 |
聚四氟乙烯 |
2 |
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松节油 |
2.2 |
变压器油 |
2.2 |
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水 |
80 |
木材 |
2.7 |
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影响工作性能的环境因素 |
(1)温度影响 电容式传感器适用于温度变化范围为-25~+70℃，补偿温度偏差对电容式传感器比对电感式传感器更为关键 (2)接地影响 当导体材料的被测物接地时，开关距离就会增加，如果对灵敏度进行调整，就可抵消该增量 (3)温度、湿度、露水、灰尘影响 在实际使用中，传感器会受到潮湿、灰尘等因素的影响，导致传感器误动作。为克服此影响，传感器都装有补偿电极C，该电路为负反馈电路的一部分 在某些情况下，温度补偿电路可能会起副作用，例如单页纸张可以在一定距离内被检测出来。但如果这张纸离感应面太近，就可能会启动补偿电路。这种“微小影响”被认为是一种需要抑制的干扰 |
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